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“人工智能预测蛋白质结构”为何连续两年入选《科学》的年度十大科学突破

导读:日前,国际权威学术期刊《科学》公布了2021年度十大科学突破评选结果。其中,人工智能预测蛋白质结构排在第一;抗新冠强效药出现排在了第四。蛋白质结构解析究竟难在何处?目前国内外有哪些抗新冠病毒强效药?解放日报上观新闻记者作了一番梳理。 【安芬森的…

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“人工智能预测蛋白质结构”为何连续两年入选《科学》的年度十大科学突破

日前,国际权威学术期刊《科学》公布了2021年度十大科学突破评选结果。其中,“人工智能预测蛋白质结构”排在第一;“抗新冠强效药出现”排在了第四。蛋白质结构解析究竟难在何处?目前国内外有哪些抗新冠病毒强效药?解放日报上观新闻记者作了一番梳理。

【安芬森的梦想似乎越来越近了】

有意思的是,“人工智能首次精准预测蛋白质三维结构位列《科学》评选的2020年度十大科学突破之七

没有蛋白质就没有生命。它将食物转化为细胞的能量,在我们的血液中运送氧气,并对抗微生物入侵者。蛋白质具有三维结构,由一系列氨基酸折叠而成。氨基酸长链如何自发地折叠成三维结构,是一个长期困扰科学家的问题。由于蛋白质结构取决于几千个氨基酸各个原子间的相互作用力,蛋白质结构的解析难度很大,在相当长的一段时间里,只能通过艰苦的实验室分析来确定蛋白质结构。

美国生物化学家克里斯蒂安安芬森在1972年的诺贝尔奖获奖感言中提出了一个愿景,希望有一天,根据氨基酸的序列就能预测任何蛋白质的三维结构。

科学家为何要对蛋白质结构的解析如此在意呢?原来,我们最常用的小分子化学药,其作用靶点大部分在蛋白质上,药物研发离不开蛋白质结构的解析。

早在20世纪50年代,研究人员就开始通过X射线晶体学技术来绘制蛋白质的三维结构图,但这需要耗费数年时间,而且每个蛋白质三维结构图的成本高达数十万美元。为了加快这一过程,科学家们在 20世纪70 年代开始创建计算机模型来预测蛋白质的折叠方式。

去年12月1日,谷歌旗下的“深度思维”公司宣布,其新一代“阿尔法折叠”人工智能系统首次精确预测了蛋白质的三维结构。

今年7月,深度思维宣布利用“阿尔法折叠”预测了人类表达的几乎所有蛋白质结构。

“我从没想过有生之年会看到这个。”马里兰大学沙迪格罗夫分校的结构生物学家约翰莫尔特对此感叹不已。当然,他也指出,“蛋白质结构不是静态的,他们在工作时弯曲,对这些变化进行建模仍然是一个挑战。但人工智能驱动的技术进步,将永远改变生物学和医学。”

安芬森的梦想似乎越来越近了。

可以预见的是,这一科学突破将具有广泛的应用,并有望更快找到创新药物靶点。

【我国首个抗新冠病毒特效药获批上市】

新冠疫情尚未结束,科学家们一直在为特效药而努力。

今年12月22日,美国食品和药物管理局批准了首款可紧急用于治疗新冠病毒感染的口服药物。辉瑞公司生产的这款名为Paxlovid的药物,由两种抗病毒药物组成,可用于治疗患新冠轻症至中症的成人和12岁及以上儿童,以及具有较高重症风险的人群。此前,辉瑞曾宣布,Paxlovid可将轻度或中度新冠肺炎患者的住院或死亡风险降低约89%。

当地时间2021年11月4日,英国药品和保健品管理局宣布批准了“莫努匹韦”的紧急使用授权申请,该药成为世界上第一款上市、可在家中口服的抗新冠病毒药物。据美国制药公司默沙东此前宣布,他们与Ridgeback合作开发的“莫努匹韦”在三期临床试验中,轻中度患者的住院或死亡风险降低了50%。

今年12月8日,我国首个抗新冠病毒特效药安巴韦单抗/罗米司韦单抗联合疗法特效药获得中国药监局的上市批准。临床试验数据显示,该药能够降低高风险新冠门诊患者80%的住院率和死亡率。同时,抗体在人体内可存留9至12个月,这对预防感染也有一定作用。

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